CN104752132A - 一种等离子刻蚀装置 - Google Patents

Abstract

一种等离子刻蚀装置，包括反应腔室（1）、上部电极（4）、下部电极（5）、气体输入系统、真空获得系统、刻蚀终点检测器、主控制台和调节机构，下部电极（5）的四周设置有排气板（6），所述排气板（6）上具有若干间隔分布的排气孔（8），所述调节机构用于根据刻蚀负载进行调节所述排气孔（8）的通气面积。本发明的等离子刻蚀装置，能够根据刻蚀负载具体情况进行灵活调节排气方式，被加工TFT基板的刻蚀均匀性大大提高，加工后的TFT基板产品质量好。

Description

一种等离子刻蚀装置

技术领域

本发明涉及平板显示行业等离子刻蚀装置，尤其涉及一种可有效提高刻蚀均匀性的等离子刻蚀装置。

背景技术

目前，平板显示行业中TFT（Thin Film Transistor）板的加工处理过程广泛采用诸如等离子体刻蚀技术等的等离子体技术。所谓等离子体技术是指，工艺气体在射频功率的激发下产生电离形成含有大量电子、离子、激发态的原子、分子和自由基等活性粒子的等离子体，这些活性粒子与被加工物体（如TFT基板）表面发生各种物理和化学反应并形成挥发性的生成物，从而使得被加工物体表面的性能发生变化。

等离子体技术是依靠等离子体加工设备来实现的。通常，工艺气体通过设置在等离子体加工设备反应腔室上的气体分配装置而进入到反应腔室，并在此受到射频功率的激发产生电离而形成等离子体；等离子体与被加工物体表面发生物理和化学反应，并形成挥发性的反应生成物；该反应生成物脱离被加工物体表面后，被真空系统抽出反应腔室。

目前，等离子体加工设备的种类较多，根据工作原理不同，主要包括RIE（Reactive Ion Etching，反应离子刻蚀）、ICP（Inductively Coupled Plasma诱导耦合等离子刻蚀）、ECCP（Enhanced Capacitive Coupled Plasma，增强型电容耦合等离子刻蚀）等。如图1和图2就示出了目前广泛采用的一种ICP等离子体加工设备中的部分结构,该等离子设备主要包括：反应腔室1’、上部电极4’、下部电极5’、气体输入系统和真空获得系统等。所述上部电极4’和所述下部电极5’设置在所述反应腔室1’内，围绕所述下部电极5’的四周设置有排气板6’，相邻所述排气板6’之间形成排气口7’，被加工的TFT基板吸附并固定在所述下部电极5’上。所述气体输入系统、所述真空获得系统设置于所述反应腔室1’的外部，所述气体输入系统通过气体输入孔2’向所述反应腔室1’内输入加工气体，所述真空获得系统用于将反应生成物抽出所述反应腔室1’。

等离子体加工设备的工艺过程一般是：首先，利用真空获得系统将反应腔室抽真空；而后，通过气体输入系统并经由气体分配装置将工艺所需的加工气体输入到反应腔室内；然后激活加工气体，点燃和维持等离子，使其与被加工的TFT基板进行物理、化学反应，以获得所需要的加工图形；同时，反应后的生成物经过排气板的排气孔后由真空获得系统将其抽出反应腔室。

在上述工艺过程中，等离子的分布情况会直接影响被加工TFT基板的刻蚀均匀性，而排气板的结构和排气口的分布方式则会影响抽气方式进而影响反应腔室内等离子的分布。而且，在实际应用中，不同被加工TFT基板的刻蚀负载不同，刻蚀负载大的位置所需等离子体多，刻蚀负载小的位置所需等离子体少，而上述现有的离子体加工设备中，是通过反应腔室下部电极四个角落处的排气口进行排气，这样的排气方式会引起腔室内排气气流明显的不均匀，影响等离子的分布，导致被加工TFT基板的刻蚀均匀性比较差，影响TFT基板产品质量。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中刻蚀装置的排气方式会引起腔室内排气气流明显的不均匀，影响等离子的分布，导致被加工TFT基板的刻蚀均匀性比较差，影响TFT基板产品质量，而提供一种能够根据刻蚀负载具体情况进行灵活调节排气方式，被加工TFT基板的刻蚀均匀性大大提高，加工后的TFT基板产品质量好的等离子刻蚀装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种等离子刻蚀装置，包括

反应腔室；

上部电极、下部电极，设置于所述反应腔室内，所述下部电极的四周设置有排气板，所述排气板上具有若干间隔分布的排气孔；

气体输入系统，设置于所述反应腔室外部，通过气体输入孔向所述反应腔室内输入加工气体；

真空获得系统，设置于所述反应腔室外部，通过排气口将反应生成物抽出所述反应腔室；

刻蚀终点检测器，设置于所述反应腔室内；

主控制台，用于控制所述等离子刻蚀装置的运行；

还包括

调节机构，设置于所述反应腔室内，用于根据刻蚀负载进行调节所述排气孔的通气面积。

上述等离子刻蚀装置中，所述调节机构包括与所述排气板上下叠放的调节板，所述调节板上成型有若干与所述排气孔对应的通气孔，所述调节板可与所述排气板相对移动，以调节所述通气孔与所述排气孔的相对位置，调节所述排气孔的通气面积。

上述等离子刻蚀装置中，所述调节板与所述排气板结构相同，所述排气板上相邻所述排气孔的间隔部分面积和所述调节板上相邻所述通气孔的间隔部分面积分别大于或等于一个所述排气孔的面积和一个所述通气孔的面积。

上述等离子刻蚀装置中，所述调节板包括至少三个并列排布的调节板组件，所述调节板上的每个所述调节板组件可独立移动，以调节所述排气孔的通气面积。

上述等离子刻蚀装置中，所述调节板包括三个并列排布的所述调节板组件。

上述等离子刻蚀装置中，所述调节板上的所述通气孔为长孔，所述通气孔与至少两个所述排气孔对应，沿所述长孔的宽度方向调节所述调节板可调节所述排气孔的通气面积。

上述等离子刻蚀装置中，所述调节板上的所述通气孔形状、大小不一致。

上述等离子刻蚀装置中，所述调节机构还包括，

驱动装置，与所述调节板或所述调节板组件连接，用于驱动所述调节板或者所述调节板组件运动进而调节所述排气孔的通气面积；

控制器，其信号输入端与所述主控制台的信号输出端电连接，所述控制器的信号输出端与所述驱动装置电连接，所述主控制台的信号输入端与所述刻蚀终点检测器电连接。

上述等离子刻蚀装置中，所述驱动装置为马达。

上述等离子刻蚀装置中，通过移动所述调节板或所述调节板组件使得距离所述排气口较近的所述排气孔通气面积小于距离所述排气口较远的所述排气孔通气面积。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

（1）本发明提供的等离子刻蚀装置，包括反应腔室、上部电极、下部电极、气体输入系统、真空获得系统、刻蚀终点检测器以及调节机构，调节机构用于根据刻蚀负载进行调节排气孔的通气面积。由于排气孔的通气面积能够根据刻蚀负载进行调节，被加工TFT基板的刻蚀均匀性大大提高，加工后的TFT基板产品质量好，而且操作灵活简便。

（2）本发明提供的等离子刻蚀装置，其中调节机构包括与排气板上下叠放的调节板，调节板上成型有若干与排气孔对应的通气孔，调节板与排气板相对移动，以调节通气孔与排气孔的相对位置，调节排气孔的通气面积。通过调节板与排气板的相对移动，能够方便的调节通气孔与排气孔的重叠面积（即排气孔的通气面积），设计合理，结构简单，易于实现。

（3）本发明提供的等离子刻蚀装置，其中调节板可设计为与排气板结构相同，排气板上相邻排气孔的间隔部分面积和调节板上相邻通气孔的间隔部分面积分别大于或等于一个排气孔的面积和一个通气孔的面积。上述设计简单、易于加工制造、降低成本。

（4）本发明提供的等离子刻蚀装置，调节板包括至少三个并列排布的调节板组件，调节板上的每个调节板组件可独立移动，以调节排气孔的通气面积。将每个调节板分成若干组件，每个调节板组件可以独立运动，进一步提高了控制的灵活性，进一步加强被加工TFT基板的刻蚀均匀性。

（4）本发明提供的等离子刻蚀装置，通过移动调节板或调节板组件使得距离排气口较近的所述排气孔通气面积小于距离排气口较远的排气孔通气面积，改善排气口附件气流明显不均匀的情况，进一步加强被加工TFT基板的刻蚀均匀性，确保加工出的TFT基板的产品质量。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是现有的等离子刻蚀装置结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是本发明等离子刻蚀装置结构示意图；

图4是图3的俯视图。

图中附图标记表示为：1、1’-反应腔室，2、2’-气体输入孔，3-马达，4、4’-上部电极，5、5’-下部电极，6、6’-排气板，61-排气板组件，7、7’-排气口，8-排气孔，9-控制器，10-调节板。

具体实施方式

如图3和图4所示，是本发明等离子刻蚀装置的优选实施例，所述等离子刻蚀装置包括反应腔室1、上部电极4、下部电极5、气体输入系统、真空获得系统、刻蚀终点检测器（EPD，EPD:END POINT DETECTOR）、主控制台和调节机构。

所述气体输入系统设置于所述反应腔室1外部，通过气体输入孔2向所述反应腔室1内输入加工气体。所述真空获得系统设置于所述反应腔室1外部，通过排气口7将反应生成物抽出所述反应腔室1。所述刻蚀终点检测器设置于所述反应腔室1内。所述主控制台用于控制所述等离子刻蚀装置的运行。所述上部电极4、所述下部电极5设置于所述反应腔室1内，所述下部电极5的四周设置有排气板6（或称为缓冲板），所述排气板6上具有若干间隔分布的排气孔8。

所述调节机构设置于所述反应腔室1内用于根据刻蚀负载进行调节所述排气孔8的通气面积。本实施例中，所述调节机构包括与所述排气板6上下叠放的调节板10、驱动装置和控制器9。所述调节板10上成型有若干与所述排气孔8对应的通气孔，所述调节板10与所述排气板6相对移动，以调节所述通气孔与所述排气孔8的相对位置，调节所述排气孔8的通气面积。

在本实施例中，所述调节板10与所述排气板6结构相同，所述排气板6上相邻所述排气孔8的间隔部分面积和所述调节板10上相邻所述通气孔的间隔部分面积分别大于或等于一个所述排气孔8的面积和一个所述通气孔的面积。为了操作方便，将所述调节板10设置于所述排气板6的下方，所述调节板10可相对所述排气板6移动。

所述调节板10包括至少三个并列排布的调节板组件101，所述调节板10上的每个所述调节板组件可独立移动，以改变所述排气孔8的通气面积。在本实施例中，每个所述调节板10包括三个并列排布的所述调节板组件，再如图4所示。由于所述排气板6与所述调节板10结构相同，所述排气板6也包括三个并列排布的排气板组件61。

所述驱动装置与所述调节板10或所述调节板组件连接，用于驱动所述调节板10或者所述调节板组件运动进而改变所述排气孔8的通气面积，所述驱动装置优选为马达3。在本实施例中，所述马达3与所述调节板10的三个所述调节板组件连接，驱动所述调节板组件运动。

所述控制器9的信号输入端与所述主控制台的信号输出端电连接，所述控制器9的信号输出端与所述驱动装置电连接，所述主控制台的信号输入端与所述刻蚀终点检测器电连接，所述主控制台的信号输入端还与录入设备电连接。

利用本发明提供的所述等离子刻蚀装置对TFT基板进行刻蚀操作的工艺过程详述如下：

例如待加工TFT基板为SiNx与SiOx叠层TFT基板，首先将待加工产品的参数录入所述主控制台，所述主控制台即可获得第一层SiNx层、第二层SiOx层的刻蚀负载（即所需刻蚀位置和面积），如第一层SiNx层中心区域刻蚀负载小，四周刻蚀负载大，所述主控制台向所述控制器9发出控制指令，所述控制器9则向所述马达3发出控制指令，移动所述调节板10外圈的所述调节板组件，使所述排气板6外圈的所述排气板组件61上的所述排气孔8全部打开，然后开始刻蚀第一层SiNx层；当所述刻蚀终点检测器检测到第一层SiNx层刻蚀完毕后，所述刻蚀终点检测器将该信号发送给所述主控制台，所述主控制台根据获得的第二层SiOx层的刻蚀负载大小，如第二层SiOx层中心区域刻蚀负载大，四周刻蚀负载小，所述主控制台向所述控制器9发出控制指令，所述控制器9则向所述马达3发出控制指令，移动所述调节板10外圈的所述调节板组件，使所述排气板6外圈的所述排气板组件61上的所述排气孔8全部关闭，然后开始刻蚀，直至刻蚀操作完毕。

在其他实施例中，为了进一步保证排气气流尽量不影响调整好的等离子体分布，可通过移动调节板10或调节板组件使得距离排气口7较近的排气孔8通气面积小于距离排气口7较远的排气孔8通气面积。

在其他实施例中，调节板10可不具有调节板组件结构，而是一个整体，所述调节板10可整体移动，通过与排气板6的相对移动，改变通气孔8的通气面积。

此外，在其他实施例中，调节板10可位于排气板6的上方。而调节板可包括两个、四个或更多调节板组件。

在其他实施例中，调节板10上的通气孔为长孔，所述通气孔与至少两个排气孔8对应，沿所述长孔的宽度方向调节所述调节板10可调节所述排气孔8的通气面积，同样能够实现本发明的目的。此外，其他实施例中，调节板10上的通气孔形状、大小可以设计为不一致的情况，通过所述调节板10与排气板6的相对移动，改变排气孔8的通气面积。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种等离子刻蚀装置，包括

反应腔室（1）；

上部电极（4）、下部电极（5），设置于所述反应腔室（1）内，所述下部电极（5）的四周设置有排气板（6），所述排气板（6）上具有若干间隔分布的排气孔（8）；

气体输入系统，设置于所述反应腔室（1）外部，通过气体输入孔（2）向所述反应腔室（1）内输入加工气体；

真空获得系统，设置于所述反应腔室（1）外部，通过排气口（7）将反应生成物抽出所述反应腔室（1）；

刻蚀终点检测器，设置于所述反应腔室（1）内；

主控制台，用于控制所述等离子刻蚀装置的运行；

其特征在于：还包括

调节机构，设置于所述反应腔室（1）内，用于根据刻蚀负载进行调节所述排气孔（8）的通气面积。

2.根据权利要求1所述的等离子刻蚀装置，其特征在于：所述调节机构包括与所述排气板（6）上下叠放的调节板（10），所述调节板（10）上成型有若干与所述排气孔（8）对应的通气孔，所述调节板（10）可与所述排气板（6）相对移动，以调节所述通气孔与所述排气孔（8）的相对位置，调节所述排气孔（8）的通气面积。

3.根据权利要求2所述的等离子刻蚀装置，其特征在于：所述调节板（10）与所述排气板（6）结构相同，所述排气板（6）上相邻所述排气孔（8）的间隔部分面积和所述调节板（10）上相邻所述通气孔的间隔部分面积分别大于或等于一个所述排气孔（8）的面积和一个所述通气孔的面积。

4.根据权利要求3所述的等离子刻蚀装置，其特征在于：所述调节板（10）包括至少三个并列排布的调节板组件，所述调节板（10）上的每个所述调节板组件可独立移动，以调节所述排气孔（8）的通气面积。

5.根据权利要求4所述的等离子刻蚀装置，其特征在于：所述调节板（10）包括三个并列排布的所述调节板组件。

6.根据权利要求2所述的等离子刻蚀装置，其特征在于：所述调节板（10）上的所述通气孔为长孔，所述通气孔与至少两个所述排气孔（8）对应，沿所述长孔的宽度方向调节所述调节板（10）可调节所述排气孔（8）的通气面积。

7.根据权利要求2所述的等离子刻蚀装置，其特征在于：所述调节板（10）上的所述通气孔形状、大小不一致。

8.根据权利要求4-7任一所述的等离子刻蚀装置，其特征在于：所述调节机构还包括，

驱动装置，与所述调节板（10）或所述调节板组件连接，用于驱动所述调节板（10）或者所述调节板组件运动进而调节所述排气孔（8）的通气面积；

控制器（9），其信号输入端与所述主控制台的信号输出端电连接，所述控制器（9）的信号输出端与所述驱动装置电连接，所述主控制台的信号输入端与所述刻蚀终点检测器电连接。

9.根据权利要求8所述的等离子刻蚀装置，其特征在于：所述驱动装置为马达（3）。

10.根据权利要求9所述的等离子刻蚀装置，其特征在于：通过移动所述调节板（10）或所述调节板组件使得距离所述排气口（7）较近的所述排气孔（8）通气面积小于距离所述排气口（7）较远的所述排气孔（8）通气面积。